MySQL：31 MySQL数据库的日志顺序读写以及数据文件随机读写的原理

Posted 2021-09-03 鮀城小帅

1.mysql数据库和底层的操作系统之间的交互原理

MySQL在实际工作时候的两种数据读写机制，一种是对 redo log、binlog这种日志进行的磁盘顺序读写，一种是对表空间的磁盘文件里的数据页进行的磁盘随机读写。

2.磁盘随机读写操作

磁盘随机读操作

MySQL在工作的时候，尤其是执行增删改操作的时候，肯定会先从表空间的磁盘文件里读取数据页出来，这个过程就是典型的磁盘随机读操作。

在上图中，有一个磁盘文件，里面有很多的数据页，因为要读取的这个数据页可能在磁盘的任意一个位置，所以在读取磁盘里的数据页的时候只能用随机读的方式。这就是磁盘随机读。

磁盘随机读的性能问题

磁盘随机读的性能是比较差的，所以不可能每次更新数据都进行磁盘随机读，必须是读取一个数据页之后放到Buffer Pool的缓存里去，下次要更新的时候直接更新Buffer Pool里的缓存页。

频繁随机读写造成的性能问题 -- IOPS、响应延迟

所谓IOPS，就是底层的存储系统每秒可以执行多少次的磁盘读写操作，比如底层磁盘支持每秒执行1000个磁盘随机读写操作和每秒200个磁盘随机读写操作，对数据库的性能影响是非常大的。

IOPS指标对数据库的CRUD操作的QPS影响是非常大的，它几乎决定了数据库每秒能执行多少SQL语句，底层存储的IOPS越高，数据库的并发能力就越高。

磁盘随机读写的响应延迟，也会对数据库的性能造成很大的影响。假设底层磁盘支持每秒执行200个随机读写操作，那么每个操作是耗费10ms完成，还是耗费1ms完成，这 在一定程度上决定了数据库执行的单个CRUD SQL语句的性能。

一般对于核心业务的数据库的生产环境机器规划，都是推荐使用SSD固态硬盘的，而不是机械硬盘，因为SSD固态硬盘的随机读写并发能力和响应延迟要比机械硬盘好的多，可以大幅度提升数据库的QPS和性能。

3.磁盘顺序读写

磁盘顺序读写，在Buffer Pool的缓存页里更新了数据之后，必须要写一条redo log日志，这条 redo log 日志，就是走的顺序写。

所谓顺序写，就是说在一个磁盘日志文件里，一直在末尾追加日志。

如上图所示，写redo log日志的时候，其实是不断的在一个日志文件末尾追加日志的，这就是磁盘顺序写。

磁盘顺序写的性能几乎跟内存随机读写的性能差不多，并且在数据库里用了os cache机制，redo log顺序写入磁盘之前，先是进入 os cache，也就是操作系统的内存缓存里。

对写磁盘日志文件来说，磁盘每秒读写多少数据量的吞吐量指标，也就是说每秒可以写入磁盘100MB数据和写入磁盘200MB数据，对数据库的并发能力影响很大。

4.总结

数据库的每一次更新SQL语句，会涉及到多个磁盘随机读取数据页的操作，也会涉及到一条 redo log日志文件顺序写的操作。所以磁盘读写的IOPS指标，就是每秒可以执行多少个随机读写操作，以及每秒可以读写磁盘的数据量的吞吐量指标，就是每秒可以写入多少 redo log 日志，整体决定了数据库的并发能力和性能。